تأثير ساختار پلي كاتيون‌ها در كارايي غشاي نانو فيلتراسيون فشار پايين در فرآيند سختي گيري آب به‌منظور كاهش مصرف انرژي

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پژوهش سعي در ساخت غشاي نوين نانوفيلتراسيون (NF) فشار پايين بار مثبت با استفاده از واكنش بين سطحي پلي¬كاتيون‌ها (PEI,HPEI) و عامل سنتز شده پلي¬اترسولفون كربوكسيله شده (PES-COOH) براي فرآيند سختي¬گيري آب به‌منظور استفاده در پيش‌تصفيه واحدهاي اسمز معكوس (RO) شده است. ابتدا سنتز PES-COOH طي دو مرحله استيلاسيون و اكسيداسيون انجام شد سپس با زمينه پليمري PES غشاي پايه اولترافيلتراسيون ساخته شد. اثر عامل سنتز شده در غشاي پايه خالص بررسي شد. نتايج نشان داد كه درصد پاييني از PES-COOH مي‌تواند آب‌دوستي و گرفتگي غشاي خالص PES را تا حد زيادي بهبود ببخشد. درنهايت با استفاده از واكنش سطحي PES-COOH با پلي¬كاتيون‌ها و درنهايت اتصال عرضي با عامل اتصال عرضي گلوتارآلدهيد (GA) غشاي NF ساخته شد. ساز و كارهاي تمام مراحل پژوهش به طور كامل بررسي شد. آزمون‌هاي تراوايي آب خالص، پس‌زني نمك، گرفتگي و پس‌زني با BSA، FTIR، HNMR، FESEM، ICP و زاويه تماس براي ارزيابي PES-COOH و غشاهاي ساخته‌شده به¬كار رفتند. براي ساخت غشا NF پارامترهاي غلظت پلي¬كاتيون و عامل اتصال عرضي، زمان واكنش و اتصال عرضي، دما، غلظت NaCl و pH با آزمون تراوايي آب خالص و پس‌زني نمك بررسي شد. بهترين نتايج در دماي oC 60 ، زمان واكنش 2ساعت و اتصال عرضي min30، غلظت پلي¬كاتيون wt%1 و wt% GA 5/0، 75/11=pH و غلظت 5/2=NaCl مولار حاصل شدند. بررسي هاي صورت گرفته نشان داد كه اثر محيط بازي براي انجام واكنش بهتر از NaCl و آب است. ترتيب پس‌زني نمك‌ها براي غشاهاي NF ساخته‌شده به‌صورت MgCl2>CaCl2>MgSO4>Na2SO4> NaCl است كه تأثير مهم بار مثبت سطح بر عملكرد غشا را تأييد مي‌كند. همچنين غشا NF ساخته شده مقاومت خوبي در برابر كلر نشان داد. از نتايج حاصل از پس‌زني براي طراحي واحد RO با پيش‌تصفيه غشا NF ساخته‌شده با نرم‌افزار ROSA انجام شد. نتايج نشان داد كه انرژي موردنياز واحد RO را مي‌توان تا بيش از سه برابر كاهش داد.

193323

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر تورج محمدي